Criadores do Arapuca recebem prêmio da American Physical Society

Ana Amélia Bergamini Machado e Ettore Segreto são os ganhadores do DPF Instrumentation Early Career Award de 2019, uma das premiações mais prestigiadas na área de instrumentação em física de partículas

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP - Os físicos Ana Amélia Bergamini Machado e Ettore Segreto foram os ganhadores do DPF Instrumentation Early Career Award de 2019. O prêmio, concedido anualmente pela American Physical Society, contempla contribuições excepcionais à instrumentação no campo da física de partículas. Machado e Segreto foram premiados pela excelência de seus currículos acadêmicos e pela invenção conjunta do dispositivo Arapuca, utilizado no sistema de fotodetecção  do megaexperimento Dune, Deep Underground Neutrino Experiment , o mais ambicioso projeto já idealizado para o estudo de neutrinos. Segreto é apoiado pela FAPESP por meio do programa Apoio a Jovens Pesquisadores (Mais informações sobre o dispositivo estão disponíveis em agencia.fapesp.br/26040/ e agencia.fapesp.br/25451/).

O Arapuca foi concebido pelo casal de pesquisadores enquanto eles viajavam de carro por uma estrada italiana. É, basicamente, uma pequena caixa, com paredes internas espelhadas, dotada de uma janela. Como o próprio nome diz, consiste em uma armadilha para capturar a luz. Os fótons conseguem entrar nele, mas não conseguem sair. Foi idealizado de modo a proporcionar uma fotodetecção eficiente em sistemas de grande escala, como os tanques de argônio líquido que serão utilizados no Dune.

“As partículas geradas pelos neutrinos interagem com o argônio líquido, fazendo o material cintilar. A função do Arapuca é facilitar a detecção dessa cintilação, e, a partir dela, registrar a passagem dos neutrinos. A luz produzida pelos átomos de argônio líquido tem comprimento de onda de 127 nanômetros. Utilizamos, então, na entrada do Arapuca, um filtro constituído por materiais orgânicos que absorvem fótons em uma banda de frequências e os reemitem em outra. Esse filtro modifica o comprimento de onda para 350 nanômetros. Com isso, os fótons consegue entrar, porque a janela do Arapuca é transparente para esse comprimento de onda. Mas, uma vez lá dentro, usamos um segundo filtro para fazer o comprimento de onda mudar para 430 nanômetros. E os fótons não conseguem sair”, disse Segreto à Agência FAPESP.

“Como as paredes internas do Arapuca são espelhos altamente reflexivos, os fótons aprisionados ficam ricocheteando no interior do dispositivo, até serem captados por sensores colocados lá dentro. Esse ricocheteio é muito importante, porque aumenta significativamente a probabilidade de os fótons serem detectados”, acrescentou Machado.

Prestígio internacional

O DPF Instrumentation Award é um prêmio de grande prestígio internacional, concedido em duas categorias, “Senior” e ‘Early Career’. A primeira contempla pesquisadores antigos. A segunda, pesquisadores que se doutoraram ao longo dos últimos 15 anos, como é o caso de Machado e Segreto. O prêmio foi concedido oficialmente no dia 9 de dezembro.

O prêmio na categoria “Senior” foi dado a Hanguo Wang, professor do Departamento de Física e Astronomia da University of California – Los Angeles (UCLA) e pesquisador associado do CERN, a Agência Europeia de Pesquisa Nuclear.

Ana Amélia Bergamini Machado é atualmente pesquisadora na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Doutorou-se no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e fez seu pós-doutorado no Laboratori Nazionali del Gran Sasso (Italia) e no Max Planck Institute (Alemanha). Participa das colaborações internacionais Dune, nos Estados Unidos, e DarkSide, na Itália. Juntamente com Segreto, coordenou a instalação do sistema de fotodetecção do ProtoDune, no CERN.

Ettore Segreto é professor na Unicamp. Doutorou-se na Università degli Studi dell'Aquila (Itália) e fez seu pós-doutorado no Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Participa da colaboração internacional DarkSide, voltada para a prospecção de matéria escura, coordenou, junto com Machado, a instalação do sistema de fotodetecção do ProtoDune e foi nomeado líder do sistema de fotodetecção do Dune, no Fermilab, Estados Unidos.

A premiação de Machado e Segreto foi noticiada com destaque no site do Fermilab, onde o experimento Dune está hospedado.